トップ500： Auroraが議席を獲得、しかしまだFrontierが勝者

Doug Eadline オリジナル記事はこちら

2023年秋のTOP500が発表され、Frontierがトップの座を維持し、唯一のエクサスケールマシンとなっている。しかし、5台の新しい、あるいはアップグレードされたシステムがトップ10を揺るがしている。

米国テネシー州のオークリッジ国立研究所（ORNL）に設置されたFrontierは、1.194 EFlop/sのHPLスコアで首位に立った。Frontierは、最新のHPE Cray EX235aアーキテクチャをベースにしたAMD EPYC 64C 2GHzプロセッサを使用している。このシステムには、CPUとGPUを合わせた合計8,699,904コアが搭載されている。さらに、Frontierは52.59 GFlops/ワットという驚異的な電力効率を誇り、データ転送にはCrayのSlingshot 11ネットワークを利用している。

	米国テネシー州のオークリッジ国立研究所（ORNL）にあるFrontier Exascaleシステム

米国イリノイ州にあるアルゴンヌ・リーダーシップ・コンピューティング・ファシリティの「新」Auroraシステムは、585.34PFlop/sのHPLスコアで、これまで「富岳」が保持していた第2位にランクインした。Auroraの数値の横に、今回の数値が計画された最終システムの半分であることを示す脚注が欲しいかもしれない。しかし、この件に関しては、得たものに従うしかない。Auroraは現在試運転中で、完成すれば2EFlop/sのピーク性能でFrontierを上回ると報告されている。

Auroraはインテルによって構築され、HPE Cray EX – Intel Exascale Compute Bladeをベースとしており、インテルXeon CPU Maxシリーズ・プロセッサーとインテルData Center GPU Maxシリーズ・アクセラレーターを使用している。これらはCrayのSlingshot-11ネットワーク・インターコネクトを通じて通信する。

このリストでは、新たに20のシステムがIntel Sapphire Rapids CPUを使用している。このCPUを使用するシステムの総数は25となり、インテル・Sapphire Rapids CPUは現在、新システムの中で新CPUをリードしている。しかし、リストにある45の新しいシステムのうち、対応するインテルGPUを使用しているのは4つだけで、Auroraが群を抜いて多い。

また、米国のマイクロソフトAzureクラウドに設置された「Eagle」と名付けられた新しいシステムが第3位を獲得した。このシステムは、クラウドシステムがTOP500で達成した最高位である。わずか2年前には、以前のAzureシステムが10位でクラウドシステムとして初めてTOP10入りしていた。このMicrosoft NDv5システムのHPLスコアは561.2PFlop/s。インテルXeon Platinum 8480CプロセッサーとエヌビディアH100アクセラレーターをベースにしている。

「富岳」は、2023年6月のランキングで2位を獲得し、2020年6月から2021年11月まで1位を維持した後、現在のランキング4位に移動した。このシステムは神戸を拠点とし、HPLスコアは442.01PFlop/sである。米国以外では最高位を維持している。

フィンランドのカヤーニにあるEuro HPC/CSCを拠点とする「LUMI」システムは、379.70PFlop/秒のHPLスコアで第5位を獲得した。このシステムはヨーロッパ最大のもので、何度もアップグレードを行い、前回リストの309.10PFlop/秒のHPLスコアから改善され、上位を維持している。

その他のTOP500ハイライト

TOP500の第62版では、インテル、AMD、IBMのプロセッサがHPCシステムに好んで選ばれていることが示されている。TOP10のうち、5つのシステムがインテルXeonプロセッサーを使用し（Aurora、Eagle、Leonardo、MareNostrum 5 ACC、EOS Nvidia DGX SuperPod）、2つのシステムがAMDプロセッサーを使用し（FrontierとLUMI）、2つのシステムがIBMプロセッサーを使用している（SummitとSierra）。

これまでの多くのリストと同様、中国と米国がTOP500リスト全体でもっとも多くのエントリーを獲得した。米国は前回の150台から161台に増加し、中国は134台から104台に減少した。

大陸別では、北米が前回の160台から171台に、アジアが192台から169台に、ヨーロッパが133台から143台に増加した。

イーサネットは、前回リストの227台から209台にシェアを落としたものの、依然としてこのリストで最も使用されている相互接続である。2位のInfinibandは219台で、前回の200台を上回った。Omnipathは33台で3位、カスタム相互接続は30台で4位だった。

トップ10まとめ

• 「Frontier」は依然としてTOP500のNo.1システムである。このHPE Cray EXシステムは、1エクサフロップ/秒を超える性能を持つ米国初のシステムである。エネルギー省（DOE）が運営する米国テネシー州のオークリッジ国立研究所（ORNL）に設置されている。現在、8,699,904コアを使用して1.194エクサフロップ/秒を達成している。HPE Cray EXアーキテクチャは、HPCおよびAI向けに最適化された第3世代AMD EPYC™ CPUと、AMD Instinct™ 250Xアクセラレータ、Slingshot-11インターコネクトを組み合わせている。
• 「Aurora」は、システム全体の半分で測定したHPLスコア585 Pflop/sを報告し、No.2の座を獲得した。このシステムは、米国イリノイ州のアルゴンヌ・リーダーシップ・コンピューティング・ファシリティに設置され、エネルギー省（DOE）によっても運用されている。この新しいインテルシステムは、HPE Cray EX – Intel Exascale Compute Bladesをベースにしている。Intel Xeon CPU Maxシリーズ・プロセッサー、Intel Data Center GPU Maxシリーズ・アクセラレーター、Slingshot-11インターコネクトを使用している。
• 第3位の「Eagle」は、マイクロソフトのAzureクラウドに導入されている。このマイクロソフトNDv5システムは、Xeon Platinum 8480CプロセッサーとエヌビディアH100アクセラレーターをベースとしており、561Pflop/sのHPLスコアを達成した。
• 第4位の「富岳」は、神戸にある理化学研究所計算科学研究センター（R-CCS）に設置されている。7,630,848コアを搭載し、HPLベンチマークスコア442Pflop/sを達成した。
• フィンランドにあるCSCのEuroHPCセンターに設置されたHPE Cray EXシステムである「LUMI」システムは、380Pflop/sのパフォーマンスで第5位となった。European High-Performance Computing Joint Undertaking (EuroHPC JU)は、欧州のリソースをプールして、ビッグデータ処理用の最高級エクサスケール・スーパーコンピューターを開発している。フィンランドのカヤーニにあるCSCのデータセンターには、プレ・エクサスケール・スーパーコンピューター「LUMI」がある。
• No.6のシステム「Leonardo」は、イタリアのCINECAにある別のEuroHPCサイトに設置されている。これはAtos BullSequana XH2000システムで、メインプロセッサーにXeon Platinum 8358 32C 2.6GHz、アクセラレーターにエヌビディアA100 SXM4 40GB、インターコネクトにクアッドレールのエヌビディアHDR100 Infinibandを搭載している。238.7Pflop/sのLinpack性能を達成した。
• 「Summit」は、米国テネシー州のオークリッジ国立研究所（ORNL）にあるIBM製のシステムで、TOP500リストの順位付けに使用されるHPLベンチマークで148.8Pflop/sの性能を発揮し、現在世界第7位にランクされている。Summitには4,356のノードがあり、各ノードには22コアのPOWER9 CPUが2つと、それぞれ80ストリーミング・マルチプロセッサ（SM）を搭載したエヌビディア・テスラV100 GPUが6つ搭載されている。ノードはメラノックスのデュアルレールEDR InfiniBandネットワークでリンクされている。
• 「MareNostrum 5」 ACCシステムは、スペインのEuroHPC/バルセロナ・スーパーコンピューティング・センターに設置され、第8位にランクインした。このBullSequana XH3000システムは、Xeon Platinum 8460YプロセッサとエヌビディアH100、インフィニバンドNDR200を使用しています。183.2Pflop/sのHPL性能を達成した。
• 9位にランクインした新しい「Eos」システムは、米国エヌビディアのNvidia DGX SuperPODベースのシステムだ。Xeon Platinum 8480Cプロセッサー、エヌビディアH100アクセラレーター、インフィニバンドNDR400を搭載したエヌビディアDGX H100をベースとしており、121.4Pflop/sを達成している。
• 10位には、米国カリフォルニア州ローレンス・リバモア国立研究所のシステム「Sierra」がランクインしている。そのアーキテクチャは7位のSummitに似ている。4,320ノードで構成され、各ノードには2つのPOWER9 CPUと4つのエヌビディア・テスラV100 GPUが搭載されている。Sierraは94.6Pflop/sを達成した。

GREEN500結果

GREEN500で1位を獲得したのは、米国ニューヨークのフラットアイアン研究所にある「Henri」だった。このシステムは、HPLスコア2.88 PFlop/sを記録しながら、エネルギー効率65.40 GFlops/Wを達成した。Henriは、Intel Xeon PlatinumとエヌビディアH100を搭載したLenovo ThinkSystem SR670 だ。総コア数は8,288で、TOP500の293位にランクインした。

米国テネシー州のORNLにある「Frontier Test & Development（TDS）」システムは、62.68 GFlops/Wattのエネルギー効率と19.2 PFlop/sのHPLスコアで第2位を獲得している。TDSはFrontierシステムと同じラック1台で、120,832コアを使用している。

第3位は、フランスのGENCI-CINESにある「Adastra」システムであった。同システムは、58.02 GFlops/Wのエネルギー効率と46.1 PFlop/sの驚異的なHPLスコアを達成した。Adastraの総コア数は319,072である。

さらに、前回のリストと同様、TOP500で1位を獲得したFrontierシステムは、エネルギー効率におけるその功績により、ここでも名誉ある言及に値する。TOP500で2位のAuroraシステムのHPLスコアの2倍以上にもかかわらず、Frontierは52.59GFlops/ワットのエネルギー効率でGREEN500の8位を獲得しました。

このシステムがエクサスケールを達成した最初のマシンであることを考えると、Frontierは、驚異的なエネルギー効率を達成するためにパワーを犠牲にする必要がないことを証明している。

HPCGの結果

TOP500リストには、高性能共役勾配（HPCG）ベンチマーク結果が組み込まれており、スーパーコンピュータの性能を評価するための代替指標となっている。このスコアは、マシンをより深く理解するためにHPL測定を補完するものだ。

2023年6月のリストと同様、「富岳」はHPCGベンチマークで16PFlop/sを記録し、依然として首位を維持している。2位は14.05HPCG-PFlop/sのFrontier、3位は4.59HPCG-PFlop/sのLUMIだった。

HPL-MxPの結果（以前のHPL-AI）

HPL-MxPベンチマークは、混合精度計算の使用を強調しようとするものである。従来のHPCでは、64ビット浮動小数点演算を使用していた。今日では、32 ビット、16 ビット、さらには 8 ビットなど、さまざまなレベルの浮動小数点精度を持つハードウェアを目に するようになった。HPL-MxPベンチマークは、計算中に混合精度を使用することで、はるかに高いパフォーマンスが可能であることを示している。数学的テクニックを使用することで、64ビット精度のストレートと比較した場合、同じ精度を混合精度のテクニックで計算することができる。

フロンティアは9.95EFlop/sのHPL-MxPスコアで、ここでの明確な勝者となった。2位はLUMIで2.35EFlop/s、3位は「富岳」で2.0EFlop/sだった。